鋼結構焊接施工技術探析

王輝

（身份證號：13040319760302061X）

鋼結構焊接施工技術探析

王輝

（身份證號：13040319760302061X）

焊接作為構建鋼結構的一種主要連接方法，在鋼結構工程中發揮著十分重要的作用。因此，焊接技術水平的提高是實現鋼結構技術快速發展和確保建筑鋼結構施工質量的關鍵所在。本文分析了高強鋼焊接、低溫焊接和厚鋼板焊接的施工要點，并對鋼結構焊接存在的變形、裂紋等問題進行了歸類分析，提出了相應的控制措施。

鋼結構；焊接；施工技術；問題；控制措施

1 高強鋼焊接施工要點

對于高強鋼的焊接，應根據鋼材本身的強化機理和供貨狀態，綜合考慮其性能要求，合理選擇焊接材料和試驗方法對其焊接性作出評價，制定合理的焊接工藝，以指導實際焊接生產。對該鋼種的焊接應主要考慮采取措施以降低其冷裂傾向。在焊接時應嚴格控制層間溫度和焊接線能量，防止接頭出現弱化現象。

2 低溫焊接施工要點

（1）焊材的選擇。在低溫環境中，應盡量選擇低氫或超低氫焊材，對焊材嚴格執行烘焙和保溫措施。

（2）焊前防護。在焊接作業區域搭防護棚，使焊接區域形成相對封閉的空間，減少熱量的損失，若無條件搭設防護棚，應該采取其他有效措施對焊接區域進行防護；氣體保護焊時，焊接氣瓶也應采取相應措施進行保溫。

（3）焊接施工控制。①預熱與層間溫度。低溫環境下的預熱溫度應稍高于常溫下的焊接預熱溫度，加熱區域為構件焊接區各方向大于或等于2倍鋼板厚度且不小于100mm范圍內的母材，焊接層間溫度不低于預熱溫度或標準（JGJ81-2002）規定的最低溫度20℃（兩者取高值）。②加大定位焊時的熱輸入。適當加大定位焊的熱輸入，增大焊縫截面和長度，并采用與正式焊接相同的預熱條件，不在坡口以外的母材上打弧，熄弧時弧坑一定要填滿，可以有效減少由于定位焊接引起的收縮裂紋。③采用合理的焊接方法。盡量使用窄擺幅，多層多道焊，嚴格控制層間溫度。④焊接后熱及保溫。焊接后及時對焊接接頭進行后熱保溫處理，利于擴散氫氣的逸出，防止因冷速過快而引起的冷裂紋，同時適當的后熱溫度還可以適當降低預熱溫度。

3 厚鋼板焊接技術

建筑鋼結構中厚鋼板得到大量的使用，如國家體育場（鳥巢）工程用鋼最大板厚達110mm。大量鋼結構工程采用厚鋼板，促進了厚鋼板焊接技術的發展，同時也豐富了建筑用鋼的范圍。厚鋼板焊接的關鍵是防止由于焊接而產生的裂紋和減少變形，應主要考慮以下幾點：①選用合理的坡口形式。如盡量選用雙U或X型坡口，如果只能單面焊接，應在保證焊透的前提下，采用小角度、窄間隙坡口，以減小焊接收縮量、降低焊接殘余應力。②合理的預熱和層間溫度。③后熱和保溫處理。

4 鋼結構焊接存在的主要問題及控制措施

4.1 鋼結構焊接存在的主要問題

（1）焊接變形。焊接的變形主要有焊接中變形和焊接后殘余變形兩種。焊接變形根據對結構影響程度的不同又分為整體變形和局部變形。根據變形的特點又可分為角變形、彎曲變形、收縮變形、扭曲變形、波浪變形和錯邊變形等。引起焊接變形的原因主要有鋼結構的剛度，剛度是指結構體對拉伸方向和彎曲變形的抵抗能力；焊接連接縫位置和數量，當鋼結構剛度不足時，在設計焊接連接縫位置和數量時，應在結構體對稱安排，且焊接順序是合理的，構件只能產生線性變形；當焊縫為不對稱的安排，產生的多為彎曲變形；焊接工藝，焊接電流偏大、焊條直徑較粗，使得焊接速度緩慢，可能導致焊接變形大，采用多層焊接工藝時層數越多變形越大，另外焊接順序不當或在沒有焊接妥當分部構件時就進行整體組裝焊接，很容易產生焊接變形。

（2）焊接裂紋。鋼結構焊接的另一個主要問題是焊縫裂紋。焊接裂紋又分為熱裂紋和冷裂紋。熱裂紋是指高溫下所產生的裂紋，又稱高溫裂紋或結晶裂紋，通常產生在焊縫內部，有時也可能出現在熱影響區。

4.2 鋼結構焊接問題的控制措施

4.2.1 焊接變形的控制

①應該選擇合理的焊條和焊接設備。焊條除配合所焊金屬確定規格外，還應配合焊件厚度和電焊設備的供電能力，選定合適的尺寸。電焊設備應選用可調節輸出電流的品種。②選擇合理焊接方法。優先采用熱輸入較小的焊接方法，如CO氣體保護焊采用焊炬不擺動，多層多道，薄焊層的施焊方法。施焊速度要適中，不宜過快，過快將使某些氣體來不及逸出而殘存在焊縫內形成氣孔。③選擇合理的焊接工藝措施。鋼結構的制作、組裝應該在一個標準的水平面上進行。在焊接小型構件時可一次完成，即在焊接固定好位置后，用合適的焊接順序組裝完畢。④選擇合理的焊接節點構造設計。a.應控制焊縫的數量和大小，盡量減少焊縫的截面積；b.焊接節點的位置應處于構件截面的對稱處；c.應選用剛性小的節點形式，節點應避免在雙向、三向交叉處，這樣避免由于焊縫集中而導致的高溫和焊縫應力集中，從而減少焊接變形。

4.2.2 焊接裂紋的控制

（1）熱裂紋的控制措施。①限制焊接材料中易偏析元素，如硫、磷等有害雜質的含量和降低碳含量，硫、磷等易形成低熔點共晶物，降低碳在鋼中含量，可降低熱裂傾向。②采用合理的焊接順序和方向，適當提高焊縫的形狀系數，采用多層多道焊接方法，避免中心線偏離，可防止中心線裂紋。

（2）冷裂紋的控制措施。①選擇合理的焊接規范和線能，改善焊縫及熱影響區組織狀態，如焊前預熱、控制層間溫度、焊后緩冷或后熱等以加快氫分子逸出。②采用堿性焊條或焊劑，以降低焊縫中的擴散氧含量。③焊條和焊劑在使用前應嚴格按照規定的要求進行烘干，認真清理坡口和焊絲，去除油污、水分和銹斑等臟物，以減少氫的來源。④焊后及時進行熱處理：a.進行退火處理，以消除內應力，使淬火組織回火，改善其韌性；b.進行消氫處理，使氫從焊接接頭中充分逸出。

5 結語

焊接作為鋼結構工程連接的主要方式，其質量的好壞直接影響著鋼結構工程的施工質量。由于材料、結構以及焊接施工現場環境等因素的復雜多變，鋼結構焊接質量較難控制，從而嚴重影響了鋼結構工程的質量。因此，必須對鋼結構焊接技術進行全面分析，采取正確的焊接技術，并在工程實踐中不斷總結和積累焊接經驗，提高控制焊接應力和焊接變形的技術水平，有效控制鋼結構的焊接缺陷，以確保不斷提高鋼結構工程施工質量。

[1]姚晉勇.論鋼結構焊接現場施工工藝[J].科技情報開發與經濟，2007（13）：295～296.

[2]尤曉燕.鋼結構焊接中存在的問題及處理方法[J].煤炭工程，2005（09）：43～44.

TU758.11

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1004-7344（2016）29-0300-01

2016-9-18